(57)【要約】【課題】プロジェクター内の迷光を防止する。【解決手段】本発明のプロジェクターは、光源装置２０と、入射光に対して互いに並列に配置された複数のレンズ部並列に配置された複数のレンズ部２３１を含んで構成され、光源装置２０から射出されて複数のレンズ部２３１を通る光を被照明領域Ａに重畳する照明光学系２１と、被照明領域Ａに配置され、照明光学系２１を通った光により画像を形成する画像形成装置１２ａと、画像形成装置１２ａにより形成された画像を投射する投射光学系１４と、画像形成装置１２ａと光源装置２０との間に配置され、光源光を遮光する材質からなり、レンズ部２３１と１対１で対応する開口を有する遮光部材２６と、を備える。レンズ部２３１に入射する光において投射光学系１４のフォーカスナンバーにより定まる許容角度よりも広角の角度成分が遮光部材２６に遮られように、開口が設けられている。【選択図】図２
2010282145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置と、
入射光に対して互いに並列に配置された複数のレンズ部を含んで構成され、前記光源装置から射出されて前記複数のレンズ部を通る光を被照明領域に重畳する照明光学系と、
前記被照明領域に配置され、前記照明光学系を通った光により画像を形成する画像形成装置と、
前記画像形成装置により形成された画像を投射する投射光学系と、
前記画像形成装置と前記光源装置との間に配置され、前記光源光を遮光する材質からなり、前記レンズ部と１対１で対応する開口を有する遮光部材と、を備え、
前記レンズ部に入射する光において前記投射光学系のフォーカスナンバーにより定まる許容角度よりも広角の角度成分が前記遮光部材に遮られように、前記開口が設けられていることを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
前記画像形成装置が液晶空間変調素子により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記レンズ部に入射する光において前記液晶空間変調素子の画素の２以上をまたいで該液晶空間変調素子を通る角度成分を遮るように、前記開口が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記画像形成装置が複数の画素が配列された画素領域を有し、
前記照明光学系の光軸に直交する面に投影した前記開口の平面形状が、前記画素領域と略相似になっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記光源装置は、光源と、該光源から射出された光を前記画像形成装置側に反射させるリフレクターとを含み、
前記遮光部材において光が入射する領域の少なくとも一部が、該遮光部材に入射する光を前記光源側に反射させる反射部になっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記反射部が前記レンズ部と前記光源装置との間に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記遮光部材が、前記レンズ部の表面に形成された遮光膜により構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項８】
前記照明光学系は、２以上の前記レンズ部を有する、第１レンズアレイと第２レンズアレイとを含み、前記第１レンズアレイの前記レンズ部は、前記第２レンズアレイの前記レンズ部と１対１で対応しており、前記第１レンズアレイの前記レンズ部が、前記光源光を前記第２レンズアレイの前記レンズ部に結像させ、
前記開口が、前記第２レンズアレイのレンズ部における前記光源光の結像位置の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項９】
前記遮光部材が板状部材であり、前記第２レンズアレイの前記レンズ部が該板状部材の表面に設けられていることを特徴とする請求項８に記載のプロジェクター。
【請求項１０】
前記遮光部材が、前記レンズ部から離れて配置されていることを特徴とする請求項１〜６、８のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
大画面画像を表示可能な装置の１つとしてプロジェクターが知られている。プロジェクターは、例えば照明系、画像形成装置、投射レンズを備えている。照明系から射出された照明光は、液晶空間光変調素子やデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）等の画像形成装置により変調される。変調された光が投射レンズにより拡大投射される。これにより、スクリーン等の被投射面に画像を形成され、直視型の画像表示装置よりも容易に大画面画像を得ることができる。
【０００３】
このようなプロジェクターには、表示される画像を高コントラストにすることや、装置を長寿命にすることが期待されている。高コントラスト化や長寿命化を実現するためには、プロジェクター内の迷光を低減することが有効である。迷光を低減可能な技術として、特許文献１に開示されて技術が挙げられる。
【０００４】
特許文献１の液晶プロジェクター装置において、液晶パネルには防塵部材を介して遮光板が取り付けられている。遮光板には、液晶パネルにおいて複数の有効ドットが配列される画素領域に対応させて、開口が設けられている。遮光板の開口を通った光が液晶パネルに入射することにより、画素領域の外側に光（迷光）が入射することが低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３０５６７４号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術にあっては、以下に説明するように、迷光を低減する効果を高める観点で改善すべき点がある。
特許文献１の技術において画素領域に入射する光は、通常と同様に様々な角度成分を含んでいると考えられる。画素領域に入射した光の広角成分は、複数の画素をまたいで液晶パネルを斜めに通過することにより、所望しない階調に変調されてしまうことがある。広角成分は、投射レンズのフォーカスナンバーと整合しないことにより、被投射面において所望しない位置に入射してしまうことがある。所望しない階調の光が被投射面に入射することや、被投射面において所望しない位置に光が入射することにより、表示される画像のコントラストが低下してしまう。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、迷光を格段に低減することができ、表示画像を高コントラストにすることや装置を長寿命にすることを効率的に実現可能なプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプロジェクターは、光源装置と、入射光に対して互いに並列に配置された複数のレンズ部を含んで構成され、前記光源装置から射出されて前記複数のレンズ部を通る光を被照明領域に重畳する照明光学系と、前記被照明領域に配置され、前記照明光学系を通った光により画像を形成する画像形成装置と、前記画像形成装置により形成された画像を投射する投射光学系と、前記画像形成装置と前記光源装置との間に配置され、前記光源光を遮光する材質からなり、前記レンズ部と１対１で対応する開口を有する遮光部材と、を備え、前記レンズ部に入射する光において前記投射光学系のフォーカスナンバーにより定まる許容角度よりも広角の角度成分が前記遮光部材に遮られように、前記開口が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
光源装置から射出された光源光は、照明光学系により複数のレンズ部を通る光ごとに被照明領域に重畳され、被照明領域における輝度分布が均一になる。光源装置と画像形成装置との間に遮光部材が配置されており、光源光において投射光学系のフォーカスナンバーにより定まる許容角度よりも広角の角度成分は、遮光部材に遮光される。遮光部材の開口がレンズ部と１対１で対応して設けられているので、レンズ部を通る光ごとに広角成分が遮光され、被照明領域に広角成分が格段に低減される。被照明領域に入射した光は、画像形成装置により画像に形成され、画像が投射光学系により投射され、画像が表示される。
【００１０】
このように本発明によれば、投射光学系により所望しない位置に投射されてしまう広角成分の光、すなわち迷光が格段に低減されるので、高コントラストの画像を表示することが可能なプロジェクターになる。この様な対策をとることで、画像形成装置が、透過型液晶デバイス、ＬＣＯＳ等の反射型液晶デバイス、ＤＭＤ等の反射ミラー型デバイスのいずれであっても同様な効果が得られる。また、表示に寄与しない迷光が画像形成装置に入射する前に遮光されるので、迷光が入射しない分だけ画像形成装置の劣化が低減され、前記透過型、反射型の空間光変調デバイスの長寿命化を実現したプロジェクターになる。
【００１１】
また、前記画像形成装置が液晶空間光変調素子により構成されている構成であってもよい。
このようにすれば、液晶空間光変調素子に迷光が入射しなくなる分だけ液晶材料の劣化を低減することができ、液晶空間光変調素子を用いたプロジェクターを長寿命にすることができる。ＤＭＤ等の反射ミラー型デバイスにおいてもＤＭＤへの不要な光線入射を抑制し、ミラー材料の劣化を抑制できる。
【００１２】
また、前記レンズ部に入射する光において前記液晶空間光変調素子の画素の２以上をまたいで該液晶空間光変調素子を通る角度成分を遮るように、前記開口が設けられている構成であってもよい。
このようにすれば、１画素から射出される光が２以上の画素で変調されることが防止されるので、画素から射出される光を所望の階調にすることができ、高コントラストの画像を表示することが可能なプロジェクターになる。また、液晶層を制御するトランジスター等に迷光が入射することが低減され、迷光の入射によりトランジスターの誤動作を生じることが抑制される。
【００１３】
また、前記画像形成装置が複数の画素が配列された画素領域を有し、前記照明光学系の光軸に直交する面に投影した前記開口の平面形状が、前記画素領域と略相似になっている構成であってもよい。
このようにすれば、遮光部材の開口を通った光により照明される領域を画素領域と略一致させることができ、画素領域の外側に入射する光を効率的に低減することができる。したがって、画素領域の外側に入射して画像の表示に寄与しない光により画像表示装置が劣化することが低減され、長寿命のプロジェクターでありながら、高効率な光の利用も実現できる。
【００１４】
また、  前記光源装置は、光源と、該光源から射出された光を前記画像形成装置側に反射させるリフレクターとを含み、前記遮光部材において光が入射する領域の少なくとも一部が、該遮光部材に入射する光を前記光源側に反射させる反射部になっている構成であってもよい。この場合には、前記反射部が前記レンズ部と前記光源装置との間に配置されていることが好ましい。
このようにすれば、反射部で反射した光が、光源側に設けられたリフレクターに入射して反射し、光源装置から再度射出される。したがって、広角成分の光の少なくとも一部を光源光として利用することができ、光の利用効率を高めることができる。また、反射部がレンズ部と光源装置との間に配置されていれば、反射部がレンズ部と画像形成装置との間に配置されている場合と比較して、反射部と光源装置との距離が短くなる。したがって、反射部で反射した光をリフレクターに精度よく入射させることができ、コントラスト向上、長寿命化を図りながら更に、この光を良好に利用することが可能となり効率向上に寄与する。
【００１５】
また、前記遮光部材が、前記レンズ部の表面に形成された遮光膜により構成されていてもよい。
このようにすれば、レンズ部に対する開口の位置を高精度に制御することができ、広角成分の光を高精度に遮光することが可能になる。
【００１６】
また、前記照明光学系は、２以上の前記レンズ部を有する、第１レンズアレイと第２レンズアレイとを含み、前記第１レンズアレイの前記レンズ部は、前記第２レンズアレイの前記レンズ部と１対１で対応しており、前記第１レンズアレイの前記レンズ部が、前記光源光を前記第２レンズアレイの前記レンズ部に結像させ、前記開口が、前記第２レンズアレイのレンズ部における前記光源光の結像位置の近傍に配置されている構成であってもよい。この場合には、前記遮光部材が板状部材であり、前記第２レンズアレイの前記レンズ部が該板状部材の表面に設けられているとよい。
【００１７】
遮光部材の開口が、第２レンズアレイのレンズ部における光源光の結像位置の近傍に配置されていれば、広角成分の光を効率よく遮光することが可能になる。また、第２レンズアレイのレンズ部が板状の遮光部材の表面に設けられていれば、遮光部材の開口を光源光の結像位置の近傍に配置することが容易になる。また、レンズ部に対する開口の位置を高精度に制御することができ、広角成分の光を高精度に遮光することが可能になる。
【００１８】
また、前記遮光部材が、前記レンズ部から離れて配置されている構成であってもよい。  このようにすれば、入射光により遮光部材に生じる熱を良好に逃がすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクターの構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態における画像形成系の１系統の構成を概略して示す図である。
【図３】第１実施形態におけるレンズアレイ及び遮光部材を示す平面図である。
【図４】第１実施形態の画像形成装置の（ａ）は平面図、（ｂ）は要部断面図である。
【図５】第２実施形態に係るプロジェクターの構成を示す模式図である。
【図６】第３実施形態に係るプロジェクターの構成を示す模式図である。
【図７】第４実施形態に係るプロジェクターの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。
【００２１】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るプロジェクター１の概略構成を示す模式図、図２は色光の１つに対応する系について一部の構成要素を省略して示す図、図３は遮光部材の構成を示す平面図、図４（ａ）は画像形成装置の画素領域を示す平面図、図４（ｂ）は画像形成装置の要部断面図である。
【００２２】
図１に示すようにプロジェクター１は、照明系２、色分離光学系１１、画像形成装置１２ａ〜１２ｃ、色合成素子１３、投射光学系１４を含んでいる。プロジェクター１は、概略すると以下のように動作する。照明系２から射出された光は、色分離光学系１１により複数の色光に分離される。色分離光学系１１により分離された複数の色光は、それぞれ、対応する画像形成装置１２ａ〜１２ｃに入射して変調される。画像形成装置１２ａ〜１２ｃにより変調された複数の色光は、色合成素子１３に入射して合成される。色合成素子１３により合成された光は、投射光学系１４により壁やスクリーン等の被投射面９に拡大投射され、フルカラーの投射画像が表示される。以下、プロジェクター１の各構成要素について説明する。
【００２３】
図２に示すように照明系２は、光源装置２０及び照明光学系２１を含んでいる。照明光学系２１の構成要素は、光軸２０Ａに沿って配列されている。照明光学系２１は、光源装置２０から光軸２０Ａの下流に向かって、第１レンズアレイ２２、第２レンズアレイ２３、偏光変換素子２４、重畳レンズ２５がこの順に配置された構成になっている。本実施形態では、第２レンズアレイ２３における、偏光変換素子２４側の表面に遮光膜２６が形成されており、遮光膜２６により遮光部材が構成されている。
【００２４】
光源装置２０は、光源２０１、リフレクター２０２を含んでいる。光源２０１は、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ、キセノンランプ等のランプ光源、あるいは発光ダイオード等の固体光源等により構成される。本実施形態では、光源２０１としてランプ光源を採用している。リフレクター２０２は、光源２０１から射出された光を反射させて光軸２０Ａ方向に射出するものである。ここでは、リフレクター２０２の反射面が、回転放物面により構成されている。この回転放物面は、光源２０１の発光点を焦点とする放物線をその光軸２０Ａ周りに回転させた曲面である。リフレクター２０２の反射面の形状としては、適宜変更可能であり、例えば回転楕円面等であってもよい。この場合には、光源装置から射出される光を平行化する光学系を必要に応じて追加するとよい。
【００２５】
第１レンズアレイ２２、第２レンズアレイ２３は光源装置２０から射出された光の輝度分布を均一化するものである。第１レンズアレイ２２は、入射光の進行方向に対して互いに並列に配置された複数のレンズ部２２１を含んでいる。第２レンズアレイ２３は、入射光の進行方向に対して互いに並列に配置された複数のレンズ部２３１を含んでいる。レンズ部２２１は、レンズ部２３１と１対１で対応している。光源装置２０から射出された光は、複数のレンズ部２２１に空間的に分かれて入射する。レンズ部２２１は、入射した光を対応するレンズ部２３１に結像させる。これにより、複数のレンズ部２３１の各々に、二次光源像が形成される。
【００２６】
遮光膜２６は、光源装置２０から射出される光に対して遮光性を有する遮光材料からなっている。遮光材料としては、アルミニウム等の光反射性を有する金属材料、クロム等の光吸収性を有する金属材料、金属材料の他の光吸収性を有する無機材料、ブラックレジスト等の光吸収性を有する樹脂材料等が挙げられる。また、表面処理等により表面を黒体化した膜を遮光膜とすることもでき、例えば黒アルマイト処理を施したアルミニウム膜等を用いてもよい。
【００２７】
図３に示すように遮光膜２６は、第２レンズアレイ２３のレンズ部２３１と１対１で対応する開口２６１を有している。ここでは、光軸２０Ａに直交する面に投影した開口２６１の平面形状が、後述する画像形成装置１２ａの画素領域Ａ（図４（ａ）参照）と略相似の略矩形になっている。第２レンズアレイ２３の入射光のうちの許容角度内の角度成分が開口２６１を通るとともに許容角度よりも広角の角度成分（広角成分と称する）が遮光膜２６に遮られるように、開口２６１の寸法が設定されている。許容角度は、次に説明するように、投射光学系１４のフォーカスナンバーに基づいて求められる。
【００２８】
投射光学系１４で飲み込むことが可能な光の拡散角の上限値は、フォーカスナンバーにより求まる。この上限値に対して、投射光学系１４と遮光膜２６との間の光路に配置される各種レンズ等の光学素子のフォーカスナンバーを加味することにより、投射光学系１４で飲み込むことが可能な光の、遮光膜２６から射出される段階での拡散角の上限値が求まる。この上限値を超える拡散角の角度成分を遮光するように、開口２６１の寸法を設定する。ここでは、投射光学系１４のフォーカスナンバーに整合しない拡散角の光（広角成分）を遮光するとともに、画像形成装置１２ａの画素に整合しない拡散角（後述する）の光を遮光するように、開口２６１の寸法が設定されている。また、画像形成装置１２ａの画素領域Ａに重畳されない拡散角の光についても遮光膜２６にて遮光されるように、開口２６１の寸法が設定されている。
【００２９】
遮光膜２６の形成方法としては、第２レンズアレイ２３の表面に遮光性を有する金属材料をマスク蒸着法によりパターン成膜する方法や、遮光性を有する金属材料を蒸着法で成膜した後に蒸着膜をパターニングする方法、樹脂材料を塗布法により成膜した後に塗布膜をパターニングする方法等が挙げられる。遮光膜２６を第２レンズアレイ２３と一体化することにより、開口２６１とレンズ部２３１との相対位置を高精度に制御することができる。
【００３０】
本実施形態の遮光膜２６は、第２レンズアレイ２３の表面にアルミニウムを蒸着法により成膜し、この膜に黒アルマイト処理を行った後に、この膜をパターニングすることにより開口２６１を形成したものである。すなわち、遮光膜２６は、光源装置２０から光が入射する面が光反射面（反射部）になっており、画像形成装置１２ａ側が黒アルマイト処理されて光吸収面になっている。
【００３１】
光源装置２０から射出された光のうち、開口２６１を通らずに遮光膜２６に入射した光は、遮光膜２６で反射して折り返される。遮光膜２６で反射した光は、リフレクター２０２に入射して再度射出されて光源光として再利用される。なお、開口２６１を通った光の一部は、画像形成装置１２ａ等で反射して遮光膜２６に再度入射することがありえる。このような光が遮光膜２６の光吸収面に入射して吸収されることにより、二次的に迷光を生じることが格段に低減される。
【００３２】
偏光変換素子２４は、第２レンズアレイ２３から射出された光の偏光状態を揃えるものである。偏光変換素子２４は、その詳細な構成を図示しないが、複数の偏光変換セルを含んでいる。偏光変換セルは、レンズ部２３１と１対１で対応している。レンズ部２３１に形成された二次光源像からの光は、このレンズ部２３１に対応する偏光変換セルに入射する。偏光変換セルの各々には、偏光ビームスプリッタ膜（以下、ＰＢＳ膜と称する）及び位相差板が設けられている。偏光変換セルに入射した光は、ＰＢＳ膜によりＰＢＳ膜に対するＰ偏光とＳ偏光とに分離される。Ｐ偏光、Ｓ偏光の一方の偏光は、位相差板に入射して他方の偏光と同様の偏光状態に変換された後、他方の偏光とともに射出される。
【００３３】
重畳レンズ２５は、偏光変換素子２４から射出された光を被照明領域にて重畳させるものである。光源装置２０から射出された光は、空間的に分割された後、重畳されることにより、被照明領域における輝度分布が均一化される。
【００３４】
色分離光学系１１（図１参照）は、ダイクロイックミラー１１１、１１２、ミラー１１３〜１１５、フィールドレンズ１１６ａ〜１１６ｃ、リレーレンズ１１７、１１８を含んでいる。ダイクロイックミラー１１１、１１２は、例えばガラス表面に誘電体多層膜を積層したものである。ダイクロイックミラー１１１、１１２は、所定の波長帯域の色光を選択的に反射させ、それ以外の波長帯域の色光を透過させる特性を有している。ここでは、ダイクロイックミラー１１１が緑色光と青色光とを反射させ、ダイクロイックミラー１１２が緑色光を反射させる。
【００３５】
照明系２から射出された光Ｌは、ダイクロイックミラー１１１に入射する。光Ｌのうちの赤色光Ｌａは、ダイクロイックミラー１１１を通ってミラー１１３に入射し、ミラー１１３で反射してフィールドレンズ１１６ａに入射する。赤色光Ｌａは、フィールドレンズ１１６ａにより平行化された後に、画像形成装置１２ａに入射する。
光Ｌのうちの緑色光Ｌｂと青色光Ｌｃとは、ダイクロイックミラー１１１で反射して、ダイクロイックミラー１１２に入射する。緑色光Ｌｂは、ダイクロイックミラー１１２で反射してフィールドレンズ１１６ｂに入射する。緑色光Ｌｂは、フィールドレンズ１１６ｂにより平行化された後に、画像形成装置１２ｂに入射する。
ダイクロイックミラー１１２を通った青色光Ｌｃは、リレーレンズ１１７を通りミラー１１４で反射した後、リレーレンズ１１８を通りミラー１１５で反射してフィールドレンズ１１６ｃに入射する。青色光Ｌｃは、フィールドレンズ１１６ｃにより平行化された後に、画像形成装置１２ｃに入射する。
【００３６】
画像形成装置１２ａ〜１２ｃは、液晶空間光変調素子やＤＭＤ等の光変調装置により構成される。ここでは、画像形成装置１２ａ〜１２ｃが、いずれも透過型の液晶空間光変調素子により構成されている。画像形成装置１２ａ〜１２ｃは、画像情報を含んだ画像信号を供給するＰＣ等の信号源（図示略）と電気的に接続されている。画像形成装置１２ａ〜１２ｃは、供給された画像信号に基づいて、入射光を画素ごとに変調して画像を形成する。画像形成装置１２ａ〜１２ｃは、それぞれ赤色画像、緑色画像、青色画像を形成する。
【００３７】
図４（ａ）に示すように画像形成装置１２ａは、多数の画素Ｐが配置された画素領域Ａを有している。画素領域Ａの外側は、額縁１２１になっている。画素領域Ａは、照明系２から射出される光に照明される被照領域と略一致している。
図４（ｂ）に示すように画像形成装置１２ａは、素子基板１２２と対向基板１２６との間に液晶層１２９が封入された構造になっている。素子基板１２２は、ガラス基板等の基板上に、画像信号をスイッチングする薄膜トランジスター（ＴＦＴ）等が形成されたものである。素子基板１２２上には、画素Ｐごとに島状の画素電極１２３が設けられており、画素電極１２３の間は遮光部１２４になっている。画素電極１２３と液晶層１２９との間には配向膜１２５が設けられている。対向基板１２６は、ガラス基板等からなっている。対向基板１２６と液晶層１２９との間に、対向電極１２７が設けられている。対向電極１２７と液晶層１２９との間に、配向膜１２８が設けられている。
【００３８】
このような構成の画像形成装置１２ａにおいて、信号源からの画像信号がＴＦＴによりスイッチングされて画素電極１２３に伝達され、画素電極１２３と対向電極１２７との間の液晶層１２９に画像信号に応じた電圧が印加される。これにより、液晶層１２９が画素Ｐごとに駆動され、この画素Ｐを通る光の偏光状態を変化させる。
【００３９】
画素Ｐに入射する光において拡散角θが閾値以上の角度成分は、液晶層１２９の厚み方向に対して交差する方向に進行して隣の画素Ｐに入射することがある。液晶層１２９が画素Ｐごとに駆動されるので、２以上の画素Ｐをまたいで液晶層１２９内を進行した光は、画像信号と整合しない偏光状態になり、結果として所望の階調の光にならなくなる。
【００４０】
本実施形態では、液晶層１２９を通る光が２以上の画素Ｐをまたがないように、前記の閾値以上の角度成分が遮光膜２６に遮光されるようになっている。前記閾値は、液晶層１２９の厚み、液晶層１２９の厚み方向に対する面方向における画素Ｐの寸法や遮光部１２４の寸法等により定まる値である。液晶層１２９に入射する光の拡散角としては、５°以下に設定するとよく、３°以下に設定するとさらによい。
【００４１】
画像形成装置１２ａ〜１２ｃにより変調（形成）された光（画像）は、図１に示したように色合成素子１３に入射する。色合成素子１３は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光が反射し緑色光が透過するミラー面と、青色光が反射し緑色光が透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光は、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光、青色光は、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光の射出方向と同じ方向に射出される。このようにして３つの色光（画像）が重ね合わされて合成され、合成された色光が投射光学系１４によって被投射面９に拡大投射される。
【００４２】
以上のような構成のプロジェクター１にあっては、遮光膜２６の開口２６１がレンズ部２３１と１対１で対応して設けられており、画像形成装置１２ａ〜１２ｃに整合しない広角成分（迷光）や投射光学系１４に整合しない広角成分（迷光）が、レンズ部２３１を通る光ごとに遮光膜２６に遮光される。
【００４３】
迷光が画像形成装置１２ａ〜１２ｃに入射しないので、画像形成装置１２ａ〜１２ｃにより形成される画像が画像信号と整合した良好なるとともに、迷光による画像形成装置１２ａ〜１２ｃの劣化が格段に低減される。特に、画像形成装置が液晶空間光変調素子により構成されている場合には、迷光による液晶材料の劣化が格段に低減されるとともに、液晶層を駆動するＴＦＴの迷光による誤動作が格段に低減される。
投射光学系１４のフォーカスナンバーに整合しない迷光が遮光膜２６に遮光されるので、迷光が投射光学系１４に入射しない。したがって、画像を被投射面９に正確に結像させることができ、高コントラストな画像が表示される。
迷光の一部が光源装置２０に戻されて光源光として再利用されるので、光の利用効率を高めることができる。
このように第１実施形態のプロジェクター１は、高品質な画像を表示可能になっているとともに、低消費電力かつ長寿命のものになっている。
【００４４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るプロジェクター３について説明する。第２実施形態は、遮光部材、及び第２レンズアレイが第１実施形態と異なっており、その他の構成要素については第１実施形態と同様である。
【００４５】
図５は、第２実施形態に係るプロジェクター３の概略構成を示す模式図である。
図５に示すように、プロジェクター３は、照明光学系３１及び遮光部材３６を含んでいる。遮光部材３６は、開口３６１を有する板状のものである。遮光部材３６の材質としては、第１実施形態で説明した遮光材料等を適宜選択して採用することができる。
【００４６】
第２レンズアレイ３３は、遮光部材３６上に複数のレンズ部３３１を転写したものであり、遮光部材３６と一体になっている。レンズ部３３１は、第１レンズアレイ２２のレンズ部２２１と１対１で対応しており、偏光変換素子２４の偏光変換セルとも１対１で対応している。遮光部材３６は、画像形成装置１２ａの画素領域Ａと略相似な平面形状の複数の開口３６１を有している。開口３６１はレンズ部３３１と１対１で対応している。光源装置２０から射出された光が第１レンズアレイ２２のレンズ部２２１により結像する位置の近傍に開口３６１が配置されている。
【００４７】
このような構成の第２実施形態のプロジェクター３は、第１実施形態と同様に、高品質な画像を表示可能になっているとともに、低消費電力かつ長寿命のものになっている。また、光源装置２０から射出された光の結像位置の近傍に開口３６１が配置されているので、遮光部材３６により迷光を効果的に遮光することができる。
【００４８】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るプロジェクター４について説明する。第３実施形態は、遮光部材が第１実施形態と異なっており、その他の構成要素については第１実施形態と同様である。
【００４９】
図６は、第３実施形態に係るプロジェクター４の概略構成を示す模式図である。
図６に示すように、プロジェクター４は、照明光学系４１と、遮光部材４６を含んでいる。遮光部材４６は、開口４６１を有する板状のものである。遮光部材４６は、第１レンズアレイ２２と第２レンズアレイ２３との間において、第２レンズアレイ２３と当接して配置されている。遮光部材４６の材質としては、第１実施形態で説明した遮光材料等を適宜選択して採用することができる。
【００５０】
このような構成の第３実施形態のプロジェクター４は、第１実施形態と同様に、高品質な画像を表示可能になっているとともに、低消費電力かつ長寿命のものになっている。また、第１、第２実施形態と比較すると、遮光部材４６が光源装置２０に寄せて配置されており、遮光部材４６から光源装置２０までの光路長が短くなっている。したがって、光源装置２０から射出されて遮光部材４６で反射した光が、リフレクター２０２に精度よく入射するようになり、遮光部材４６で反射した光の再利用率が高くなる。よって、光の利用効率を高めることができるとともに、遮光部材４６で反射した光が二次的に迷光となることが低減される。
【００５１】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るプロジェクター５について説明する。第４実施形態は、遮光部材の配置が第３実施形態と異なっており、その他の構成要素については第３実施形態と同様である。
【００５２】
図７は、第４実施形態に係るプロジェクター５の概略構成を示す模式図である。
図７に示すように、プロジェクター５は、照明光学系５１と、遮光部材５６とを含んでいる。遮光部材５６は、開口５６１を有する板状のものである。遮光部材５６は、第１レンズアレイ２２と第２レンズアレイ２３との間において、第１レンズアレイ２２、第２レンズアレイ２３の双方から離れて配置されている。遮光部材５６の材質としては、第１実施形態で説明した遮光材料等を適宜選択して採用することができる。
【００５３】
このような構成の第４実施形態のプロジェクター５は、第１実施形態と同様に、高品質な画像を表示可能になっているとともに、低消費電力かつ長寿命のものになっている。また、遮光部材５６が第３実施形態よりもさらに光源装置２０に寄せて配置されているので、光の利用効率を格段に高めることができるとともに、遮光部材５６で反射した光が二次的に迷光となることが格段に低減される。また、遮光部材５６が、第１レンズアレイ２２、第２レンズアレイ２３の双方から離れて配置されているので、遮光部材５６を効率よく放熱させることができる。
【００５４】
なお、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。例えば、第１〜第４実施形態では、遮光部材の光源装置２０側の面を反射面、偏光変換素子２４側の面を光吸収面にしているが、両面とも反射面であってもよいし、両面とも光吸収面であってもよい。画像形成装置としては、透過型の液晶空間光変調素子の他にも、反射型の液晶空間光変調素子やデジタルミラーデバイス等を用いてもよい。照明光学系としては、偏光変換素子を含まないものであってもよいし、レンズアレイが重畳レンズの機能を兼ねたものであってもよい。また、遮光部材の開口の形状としては、適宜変更可能であり、画素領域の相似形状の他に円形等であってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・プロジェクター、３・・・プロジェクター、４・・・プロジェクター、５・・・プロジェクター、９・・・被投射面、１２ａ・・・画像形成装置、１２ｂ・・・画像形成装置、１２ｃ・・・画像形成装置、１４・・・投射光学系、２０・・・光源装置、２０Ａ・・・光軸、２１・・・照明光学系、２２・・・第１レンズアレイ、２３・・・第２レンズアレイ、２６・・・遮光膜（遮光部材）、３１・・・照明光学系、３３・・・第２レンズアレイ
３６・・・遮光部材、４１・・・照明光学系、４６・・・遮光部材、５１・・・照明光学系、５６・・・遮光部材、２０１・・・光源、２０２・・・リフレクター、２２１・・・レンズ部、２３１・・・レンズ部、２６１・・・開口、３３１・・・レンズ部、３６１・・・開口、４６１・・・開口、５６１・・・開口、Ａ・・・画素領域（被照明領域）、Ｐ・・・画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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